晶體學(xué)位錯(cuò)精品課件

1、晶體學(xué)位錯(cuò)第1頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三2柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱(chēng)為“全位錯(cuò)”-全位錯(cuò)滑移后晶體中原子排列規(guī)律不變；實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，位錯(cuò)的柏氏矢量不能是任意的，要符合晶體的結(jié)構(gòu)條件和能量條件b必須連接兩平衡位置的原子位錯(cuò)能量b2盡量小柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱(chēng)為“不全位錯(cuò)” -不全位錯(cuò)滑移后原子排列規(guī)律發(fā)生變化；柏氏矢量小于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱(chēng)為“部分位錯(cuò)” ，或稱(chēng)為“半位錯(cuò)”。第2頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三33ACB抽出型層錯(cuò) ABCABCABCBCABC插入型層錯(cuò) ABCABCABCBABC 3.6.2 堆垛層錯(cuò)(Stac

2、king Fault)4.6.2.1 面心立方結(jié)構(gòu)晶體 111密排面的堆垛順序: ABCABC堆垛層錯(cuò)-密排面的正常堆垛順序遭到破壞，原子面錯(cuò)排第3頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三4堆垛層錯(cuò)-密排面的正常堆垛順序遭到破壞，原子面錯(cuò)排 抽出型層錯(cuò) 插入型層錯(cuò) 一個(gè)插入型層錯(cuò)相當(dāng) 于兩個(gè)抽出型層錯(cuò)FCC(111)密排面的堆垛順序 表示AB，BC，CA順序； 表示BA，CB， AC相反的順序。AC第4頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三53.6.2.2 密排六方結(jié)構(gòu)晶體0001密排面的堆垛順序:ABABAB: AB，BC，CA: CB，BA，AC抽出型

3、層錯(cuò)堆垛順序變?yōu)?， 即B A B A C A C；插入型層錯(cuò)則為 ， 即B A B A C B C B2個(gè)A層不能堆垛一個(gè)插入型層錯(cuò)相當(dāng)于兩個(gè)抽出型層錯(cuò)第5頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三6HCP(0001)原子排列ACB抽出型層錯(cuò)堆垛順序變?yōu)?， 即B A B A C A C；插入型層錯(cuò)則為 ， 即B A B A C B C B一個(gè)插入型層錯(cuò)相當(dāng)于兩個(gè)抽出型層錯(cuò)2個(gè)A層不能堆垛: AB，BC，CA: CB，BA，AC第6頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三73.6.2.3 體心立方結(jié)構(gòu)晶體 密排面110100 堆垛順序是ABABAB，不可能有

4、堆垛層錯(cuò)。112 面堆垛順序是ABCDEFABCDEF堆垛層錯(cuò)：ABCDCDEFABCDEFacb第7頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三8表3.2 一些金屬的層錯(cuò)能和不全位錯(cuò)的平衡距離形成層錯(cuò)時(shí)幾乎不產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，但它破壞了晶體的完整性和正常的周期性，使電子發(fā)生反常的衍射效應(yīng)，故晶體的能量有所增加，這部分增加的能量稱(chēng)“堆垛層錯(cuò)能(Jm2)”，即形成單位面積層錯(cuò)所增加的能量。第8頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三93.6.3 不全位錯(cuò) 堆垛層錯(cuò)不是發(fā)生在晶體的整個(gè)原子面上，只是部分區(qū)域存在，在層錯(cuò)與完整晶體的交界處就存在不全位錯(cuò)。抽出型層錯(cuò) 插入型

5、層錯(cuò)層錯(cuò)的邊界為不全位錯(cuò)面心立方晶體中，有肖克萊(shockley)不全位錯(cuò)和弗蘭克(Frank)不全位錯(cuò)兩種重要的不全位錯(cuò)(111)111第9頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三abc111(0-11)1/2-21110 STOP左側(cè)原來(lái)層原子面在-211方向沿（111）面滑移到C層位置，不均勻滑移形成肖克萊不全位錯(cuò)- 刃、螺、混合型可滑移不可攀移位錯(cuò)，b=a/6112011-1003.6.3.1 肖克菜不全位錯(cuò)-100650213132(0-11)65(0-11)BC211ABC1323第10頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三113.6.3.2

6、 弗蘭克不全位錯(cuò)抽出半層密排面形成弗蘭克不全位錯(cuò)ABCACABC純?nèi)行臀诲e(cuò) b=a/3111 ，不可滑移，可攀移不全位錯(cuò)的柏氏回路的起始點(diǎn)必須從層錯(cuò)上出發(fā)-不滑動(dòng)位錯(cuò)或固定位錯(cuò)（01-1）面抽出型111b=a/3-1-1-1第11頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三12插入半層密排面B形成正弗蘭克不全位錯(cuò)ABCBABCABb=a/3111原子偏聚正弗蘭克不全位錯(cuò)插入型層錯(cuò)的邊界抽出型層錯(cuò) 插入型層錯(cuò)bb111b=a/3-1-1-1b抽出半層密排面A形成負(fù)弗蘭克不全位錯(cuò)ABCBCABC空位崩塌負(fù)弗蘭克不全位錯(cuò)抽出型層錯(cuò)的邊界第12頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)

7、18分，星期三13 STOP3.6.4 位錯(cuò)反應(yīng) -位錯(cuò)之間的相互轉(zhuǎn)化(分解或合并)位錯(cuò)反應(yīng)條件:(1)幾何條件(2)能量條件a/210-1與 a/2011第13頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三143.6.5 面心立方晶體中的位錯(cuò)3.6.5.1 湯普森(Thompson N)四面體 分別代表與ABCD點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的面的中心，把4個(gè)面以三角形ABC為底展開(kāi)(1)四面體的4個(gè)面即為4個(gè)可能的滑移面： (111)(-111) (1-11)(11-1)面；第14頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三153.6.5.2 擴(kuò)展位錯(cuò)c-1001/2-11031/2-

8、110B1B2CBB1C=a/6-12-1CB2=a/6-211A位錯(cuò)反應(yīng)(1)幾何條件(2)能量條件第15頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三16一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛層錯(cuò)的位錯(cuò)組態(tài)稱(chēng)為擴(kuò)展位錯(cuò)兩同號(hào)不全位錯(cuò)位于同一滑移面上，b的夾角為60，交互作用力為斥力，相互排斥并分開(kāi)，其間夾著一片堆垛層錯(cuò)區(qū)=r第16頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三17(1)擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度 兩個(gè)平行不全位錯(cuò)之間的斥力為 式中r為兩不全位錯(cuò)的間距。 層錯(cuò)能力求縮小兩不全位錯(cuò)的間距，相當(dāng)于吸引力表3.2 一些金屬的層錯(cuò)能和不全位錯(cuò)的平衡距離第17頁(yè)，共

9、25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三18(1)擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度當(dāng)層錯(cuò)的表面張力（層錯(cuò)能）與不全位錯(cuò)的斥力f達(dá)到平衡時(shí)，兩不全位錯(cuò)的間距r即為擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度d擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度與晶體的單位面積層錯(cuò)能成反比，與切變模量G成正比第18頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三19(2)擴(kuò)展位錯(cuò)的束集擴(kuò)展位錯(cuò)在外切應(yīng)力作用下重新收縮成原來(lái)的全位錯(cuò)，即束集(-111) a/2110=a/6211+a/612-1刃型束集(1)幾何條件？ (2)能量條件？第19頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三20(3)擴(kuò)展位錯(cuò)的交滑移a/2110=a/6211+a/612

10、-12螺型束集第20頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三21(3)擴(kuò)展位錯(cuò)的交滑移(1-11) a/2110=a/6121+a/621-1(-111) a/2110=a/6211+a/612-1第21頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三22 END例題：某面心立方點(diǎn)陣晶體的（1-11）面上有一螺型單位位錯(cuò)，其位錯(cuò)線為直線，柏氏矢量為a/2110，1 在晶胞中標(biāo)明該位錯(cuò)的柏氏矢量，該位錯(cuò)滑移產(chǎn)生的切變量是多少？2 該位錯(cuò)能否在（1-11）面上自動(dòng)分解成兩根肖克萊不全位錯(cuò)，為什么？并在晶胞中標(biāo)明兩根肖克萊不全位錯(cuò)的柏氏矢量；3 在（1-11）面上由上述兩

11、不全位錯(cuò)中間夾一層錯(cuò)帶形成擴(kuò)展位錯(cuò)。若作用在該滑移面上的切應(yīng)力方向?yàn)?-1-2，該擴(kuò)展位錯(cuò)如何運(yùn)動(dòng)？若切應(yīng)力方向?yàn)?10，該擴(kuò)展位錯(cuò)又如何運(yùn)動(dòng)？4 該擴(kuò)展位錯(cuò)可能交滑移到哪個(gè)晶面，并圖示之，指出產(chǎn)生交滑移的先決條件是什么？（05mo）D減小或增大D不變，沿1-1-2方向運(yùn)動(dòng)（-111）面第22頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三23(111)面CA-C+A，即a/210-1=a/62-1-1+a/611-2(11-1)面 DC-D+C，即a/2011=a/6112+a/6-1213.6.5.4 面角位錯(cuò)(Lomer-Cottrel位錯(cuò)) C + C- ，即a/6-121+a/62-1-1= a/6110C面的指數(shù)？hu+kv+lw=0(1-13)第23頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)18分，星期三24Lomer-Cottrel位錯(cuò)的形成過(guò)程固定（面角）位錯(cuò)(111)(-111)0-111/210-11/2011(111)面 a/210-1=a/62-1-1+a/611-2(11-1)面 a/2011=a/6-12